package com.zjj.lbw.algorithm.graph;

import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Queue;

/**
 * @author zhanglei.zjj
 * @description leetcode_210. 课程表II，图解法
 * 现在你总共有 numCourses 门课需要选，记为0到numCourses - 1。给你一个数组prerequisites ，其中 prerequisites[i] = [ai, bi] ，表示在选修课程 ai 前 必须 先选修bi 。
 * <p>
 * 例如，想要学习课程 0 ，你需要先完成课程1 ，我们用一个匹配来表示：[0,1] 。
 * 返回你为了学完所有课程所安排的学习顺序。可能会有多个正确的顺序，你只要返回 任意一种 就可以了。如果不可能完成所有课程，返回 一个空数组 。
 * <p>
 * <p>
 * <p>
 * 示例 1：
 * <p>
 * 输入：numCourses = 2, prerequisites = [[1,0]]
 * 输出：[0,1]
 * 解释：总共有 2 门课程。要学习课程 1，你需要先完成课程 0。因此，正确的课程顺序为 [0,1] 。
 * 示例 2：
 * <p>
 * 输入：numCourses = 4, prerequisites = [[1,0],[2,0],[3,1],[3,2]]
 * 输出：[0,2,1,3]
 * 解释：总共有 4 门课程。要学习课程 3，你应该先完成课程 1 和课程 2。并且课程 1 和课程 2 都应该排在课程 0 之后。
 * 因此，一个正确的课程顺序是[0,1,2,3] 。另一个正确的排序是[0,2,1,3] 。
 * 示例 3：
 * <p>
 * 输入：numCourses = 1, prerequisites = []
 * 输出：[0]
 * <p>
 * <p>
 * 提示：
 * 1 <= numCourses <= 2000
 * 0 <= prerequisites.length <= numCourses * (numCourses - 1)
 * prerequisites[i].length == 2
 * 0 <= ai, bi < numCourses
 * ai != bi
 * 所有[ai, bi] 互不相同
 * @date 2023/6/23 21:26
 */
public class CourseSchedule_leetcode_210 {
    /*广度优先遍历（基于入度表）实现*/
    public int[] findOrder(int numCourses, int[][] prerequisites) {

        /*图的邻接表*/
        List<List<Integer>> adjacencyList = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < numCourses; i++)
            adjacencyList.add(new ArrayList<>());
        /*入度表*/
        int[] indegrees = new int[numCourses];

        /*根据先修数组 prerequisites，初始化入度表和邻接表
         *  prerequisites[i] = [ai, bi]，表示要学习课程 ai则必须先学习课程 bi*/
        for (int[] pre : prerequisites) {
            /* 要注意有[ai, bi]，也可能会有 [ai, ci]，所以入度表要累加*/
            indegrees[pre[0]]++;
            /* 表示顶点ai有一条由顶点bi指向顶点ai的边*/
            adjacencyList.get(pre[1]).add(pre[0]);
        }
        /*队列用以存放入度为0的顶点*/
        Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
        /*初始化队列*/
        for (int i = 0; i < numCourses; i++)
            if (indegrees[i] == 0) queue.add(i);
        /*结果数组*/
        int[] result = new int[numCourses];
        int index = 0;
        while (!queue.isEmpty() && numCourses >= 0) {
            /*从队列中取得一个入度为0的顶点，顶点计数同时减一*/
            int vertex = queue.poll();
            numCourses--;
            result[index++] = vertex;
            /*从邻接表中获得当前顶点vertex所指向的顶点 indication，
             * 并将indication的值减一，如果indegrees[indication]为0，
             * 说明 indication 所有的前驱节点已经被处理过 ，则将indication也放入队列*/
            for (int indication : adjacencyList.get(vertex))
                if (--indegrees[indication] == 0) queue.add(indication);
        }
        /*整个课程可以安排成功，则图是有向无环图，则所有节点都入队并出队后，就完成了拓扑排序，
         * 若课程安排图中存在环，一定有节点的入度始终不为0，会被重复处理
         * 所以成功拓扑排序，出队次数等于课程个数，检查 numCourses == 0 即可判断课程是否可以成功安排*/
        if (numCourses == 0) {
            return result;
        } else
            return new int[]{};
    }
}
